Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP
Die zunehmende Bedeutung alternativer, emissionsfreier Mobilitätslösungen im maritimen Sektor eröffnet neue Möglichkeiten für den Einsatz faserverstärkter Kunststoffe (FVK) in strukturellen Anwendungen wie Schiffsrümpfen und Versteifungsstrukturen. Leichtbauwerkstoffe wie kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) ermöglichen in geeigneten Bauweisen signifikante Effizienzsteigerungen und sind für bestimmte Schiffs- und Antriebskonzepte essenziell. Der Einsatz der im Schiffbau bisher selten genutzten Werkstoffe bringt jedoch erhebliche Herausforderungen bei der Auslegung, Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit hochbelasteter Strukturbauteile mit sich. Insbesondere fertigungsbedingte Einflüsse können das Dauerfestigkeitsverhalten der Bauteile beeinflussen. Im Schiffbau übliche Einzelbauten oder Kleinserien erschweren den strukturellen Nachweis; speziell für neuartige Schiffskonzepte, etwa Hydrofoil‑unterstützte Rümpfe, bestehen große Unsicherheiten bezüglich der im Betrieb tatsächlich auftretenden Lasten. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Strukturüberwachung (engl. Structural Health Monitoring, SHM). Die konkrete Zielstellung liegt in der Integration faseroptischer Sensoren zur Messung von Dehnungen direkt in der Laminatstruktur. Dazu wurden experimentelle Prüfungen unter Zug- und Biegebeanspruchung durchgeführt, um die Zuverlässigkeit des Messsystems zu bewerten und den Einfluss der eingebetteten Sensoren auf die mechanischen Eigenschaften zu quantifizieren.
Manuskript
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